VESOLJE IN NJEGOVA PRIHODNOST

Čeprav je mogoče,da bo vesolje večno, prav gotovo niso večna telesa, ki jih danes vidimo v njem, na primer notranji planeti in zunanji planeti, zvezde in galaksije. V daljni prihodnosti bo našo in druge galaksije odneslo daleč narazen in čaka jih počasna in hladna smrt - ali pa jih bo zmečkalo skupaj. Usoda vesolja je precej odvisna od temne energije - skrivnostne sile, ki se upira gravitaciji. Njene vplive na obnašanje vesolja kot celote so astronomi odkrili šele nedavno.

KRONOLOŠKI POGLED RAZVOJA VESOLJA





Diagram prikazuje glavne dogodke, ki so se pripetili v dosedanjem razvoju vesolja. Navpična os diagrama, ki prikazuje čas, ni linearna. Na ta način lahko lažje prikažemo zaporedje dogodkov na primeren način. Temperatura pada skozi čas in je prikazana tudi grafično z barvami. Na začetku so bili procesi burni in dogajali so se hitro eden za drugim. Že na začetku opazimo, da se vesolje širi in vedno bolj ohlaja. Pojava galaksij in s tem zvezd je v zgodovini vesolja novejši dogodek.















PRIHODNOST ZEMLJE IN SONCA

Naš sončni sistem obstaja že 4.5 miljarde let. Sonce je zvezda z relativno majhno maso, kar pomeni, da svoje gorivo porablja bolj počasi. V Sončevem jedru se atomi vodika združujejo tako, da nastaja helij. Energija, ki se pri tej reakciji sprošča potiska sončni material navzven. Sevanje se postopoma pribija do površine in se razgubi v vesolje, kar je opazno kot vidna svetloba.

Čez približno 6 miljard let bo Sonce skoraj ves vodik v svojem jedru pretvorilo v helij. Postopomo bo helij začel reagirati in nastajati bo začel ogljik. Ta reakcija poteka pri mnogo večjem tlaku in temperaturi kot reakcija pri nastajanju helija, pa tudi sprosti se mnogo več energije. Ta dodatna energija bo potisnila zunanjo plast sonca navzven, tako da se bo Sonce na nek način razširilo. Zunanje plasti Sončeve atmosfere se bodo ohladile na s sedaj 5700 K na 3500-4000 K. Sonce se bo povečalo, ohladilo in postalo bolj rdeče. Take zvezde imenujemo rdeče orjakinje.

Sončev radij se bo v evoluciji te zvezde zelo povečal. Zunanje plasti bodo sigurno zajele planet Merkur, verjetno Venero in morda celo Zemljo.

Vendar tudi če se Zemlja izogne neposrednemu stiku s sončevo atmosfero, bodo posledice smrtonosne. Sončeva jakost osvetlitve se bo povečala več tisočkrat, ko bo sonce postajalo Rdeči orjak, kar bo povzročilo segretje Zemlje na 2000 Kelvinov. Atmosfera bo poletela v vesolje, oceani bodo zavreli in izpareli, večina kontinentov se bo stalila.

Obdobje rdečega orjaka je v primerjavi z drugimi obdobji v življenju zvezde kratko. Po približno samo 1 miljardi let bo Sonce porabilo svojo zalogo helija v sredici. Ni pa dovolj veliko, da bi naredilo dovolj visoko temperaturo in tlak, da bi ogljik pretvorilo v težje elemente. Brez energije v središču, bo Sončeva jakost osvetlitve močno padla. Zunanje plasti povečanega Sonca odnese v vesolje, kjer torijo planetarno meglico. Za Soncem pa ostane le majhen gost ostanek - bela pritlikavka.

ŠIRJENJE VESOLJA

Proti koncu 19. stoletja so fiziki opazili nekaj nenavadnega o svetlobni hitrosti. Ugotovili so, da neodvisno od opazovalca svetloba potuje vedno enako hitro, ne glede na to, kako hitro se premika opazovalec. Toda zdelo se je, kot da je to v nasprotju z zdravo pametjo! Problema se je leta 1905 lotil Albert Einstein v svoji posebni teoriji relativnosti, ki je pokazala, da razdalja (dolžina), čas in masa niso absolutni. Potem je leta 1907 dobil preblisk, ki ga je poimenoval »najsrečnejša misel mojega življenja«, in pričel razvijati svojo splošno teorijo relativnosti, ki jo je objavil leta 1916. V tem revolucionarnem delu je pojasnil, kako so gravitacija, prostor in čas med seboj povezani, in izboljšal razlago fizike Isaaca Newtna.

Vse od takrat, ko je živel Edwin Hubble , se astronomi trudijo, da bi karseda natančno izmerili hitrost širjenja vesolja, čemur pravijo »Hubblova konstanta«. Zakaj so takšne meritve tako pomembne? Če bi astronomi znali izračunati, s kakšno hitrostjo se širi vesolje, bi tako lahko ocenili, koliko je vesolje staro. Še več, hitrost širjenja vesolja utegne zelo močno vplivati na prihodnost. Zakaj? Če bi se vesolje denimo širilo prepočasi, pravijo, bi gravitacija nazadnje utegnila biti tako močna, da bi se vse sesulo v končnem »velikem kolapsu«! Če pa bi se širilo prehitro, bi se lahko neskončno raztezalo in povsem razpršilo.

Medtem ko so natančnejše meritve dale odgovore na nekatera vprašanja, pa so se pojavila tudi nova. Ta so vzbudila dvom o našem sedanjem razumevanju snovi in temeljnih naravnih sil.

Leta 1998 so raziskovalci analizirali svetlobo, ki jo je oddajala posebna vrsta supernove (zvezda, ki je eksplodirala), in našli dokaze, da se širjenje vesolja pravzaprav pospešuje!* Sprva so bili znanstveniki skeptični, toda kmalu se je nabralo veliko dokazov, ki so potrjevali to zamisel. Seveda so hoteli vedeti, katera energija povzroča pospešeno širjenje. Kot prvo je bilo videti, da deluje nasprotno od gravitacije; kot drugo pa s takratnimi teorijami niso predvideli, da takšna energija sploh obstaja. Primerno temu so to skrivnostno energijo poimenovali temna energija, ki morda sestavlja skoraj 75 odstotkov vesolja.

Temna energija pa ni edina »temna« nenavadnost, ki so jo odkrili pred nedavnim. V 1980 letih so astronomi pri opazovanju različnih galaksij odkrili še nekaj. Videti je bilo, da se te galaksije, med njimi tudi naša, vrtijo prehitro, da bi se lahko držale skupaj. Očitno jim mora potrebno gravitacijsko silo dajati neka oblika snovi. Toda za kakšno snov gre? Znanstvenikom se niti ne sanja, zato so to snov poimenovali temna snov, saj ne vsrkava, ne oddaja oziroma ne odbija toliko sevanja, da bi ga bilo mogoče zaznati. Izračuni so pokazali, da je je lahko 22 odstotkov ali več.

KAJ PRAVI STEPHEN HAWKING?

Ključnega pomena za prihodnost vesolja je vprašanje: kakšna je povprečna gostota? Če je manjša od kritične vrednosti, se bo vesolje vselej razširjalo. Če pa je večja, se bo vesolje ponovno začelo krčiti in čas bo ob velikem kolapsu doživel konec. Po vseh fizikalnih vrednostih, ki smo jih do sedaj izmerili, bi lahko sklepali, da se bo širjenje vesolja še naprej nadaljevalo. Čez približno 5 miljard let bo Soncu zmanjkalo jedrskega goriva. Napihnio se bo v tako imenovano rdečo orjakinjo in pogoltnilo Zemljo in pogoltnilo ostale bližnje planete. Nato se bo usedlo v belo pritlikavko premera nekaj tisoč kilometrov. Zato predvidevajo konec sveta. Po kakih 10 miljardah let bo večina zvezd v vesolju izgorela. Tiste, ki so po masi podobne našemu Soncu, bodo postale bele pritlikavke ali pa nevtronske zvezde, ki so od slednjih še manjše in gostejše. Tiste z večjo maso lahko postanejo črne luknje.

NA ZEMLJI NI PRIHODNOSTI

Znanstvenik Stephen Hawking svari, da bo človeška rasa v naslednjih dveh stoletjih izginila, če ne bo kolonizirala vesolja. Slavni astrofizik pravi, da bomo – na daljši rok – preživeli samo, če se bomo odselili z Zemlje in začeli naseljevanje novih planetov.

V intervjuju za spletno stran Big Think je Hawking dejal, da je optimist, da pa je treba v naslednjih sto letih ravnati izjemno previdno, če želimo, da bo človek preživel: »Veliko nevarnost za človeško raso vidim. Preživetje je bilo pod vprašanjem že nekajkrat v preteklosti, pogostnost takih priložnosti pa se bo v prihodnosti še večala. Z veliko pozornosti in skrbnosti se jih bomo morali lotiti, če jih bomo hoteli uspešno rešiti. Vendar sem optimističen. Če se v prihodnjih dveh stoletjih lahko ognemo katastrofi, bo naša vrsta varna, ko se bomo širili po vesolju.«

Letos je Hawking že posvaril ljudi pred Nezemljani; pravi, da z drugimi oblikami življenja v vesolju ne bi smeli poskušati stopiti v stik, saj ne moremo vedeti, ali se bodo vedli prijateljsko: »Če smo edina inteligentna bitja galaksiji, moramo poskrbeti, da bomo preživeli in nadaljevali vrsto.«

Obenem pravi, da človeštvo vstopa v zelo nevarno obdobje naše zgodovine: »Populacija in raba omejenih zemeljskih virov rasteta skupaj z našo tehnično zmožnostjo spreminjanja okolja za zmeraj in na slabše. Naš genski zapis prenaša egoistične in agresivne instinkte, ki so nekoč pomenili preživetveno prednost. Že v prihodnjem stoletju se bomo težko ognili katastrofi, kaj šele v tisočletju. Na dolgi rok bomo preživeli le, če ne bomo ostali na Zemlji, ampak vstopili v vesolje, tam je naša prihodnost.«

VELIKI KRČ IN VELIKI HLAD

Do nedavna so kozmologi(znanstveniki, ki se ukvarjajo z kozmologijo= veda o vesolju) menili, da se mora hitrost širjenja vesolja pod vplivom gravitacije zmanjševati. Prepričani so bili tudi , da na končno usodo vesolja vpliva le povprečna gostota energije in mase v njemu. Kozmologi obravnavajo gostoto energije in mase kot eno količino. To izhaja iz Einsteinove ugotovitve o njuni ekvalilentosti. Izračunali so, da bo gravitacija, če ta gostota presega kritično vrednost, zaustavila širjenje vesolja. Začelo se bo krčiti in to se bo končalo s silovito in vseuničejočo implozija(hitro porušenje votlega telesa zaradi premočnega zunanjega pritiska). Če pa bila gostota vesolja manjša ali enaka kritični vrednosti, bi se vesolje vnedogled širilo, čeprav bi bilo zaradi delovanja gravitacije vse počasnejše. V tem primeru bi se končalo v počasni in dolgotrajni smrti, ko bi se postopoma ohlajajo. V drugi polovici 90. let 20. stoletja pa so odkrili, da hitrost širjenja vesolja ne pojenjuje, temveč se še veča.

HLADNA SMRT

V Velikem poku se je vesolje razširilo narazen. Ali obstaja sila sila, ki bi lahko ustavila to širjenje? Ta sila je gravitacija, njena velikost pa je odvisna od mase, ki jo vesolje ima.

  • Mase ni dovolj - vesolje se širi v neskončnost. V kolikor je mase premalo, je sila eksplozije močnejša od gravitacije in širitev je neizbežna. V tem primeru se vesolje vse bolj in bolj ohlaja. Prostor se širi in razdalja med delci postane tako velika, da popustijo vse sile, ki jih držijo skupaj. Vesolje se raztoči v velik, hladen prostor, brez energije, zamrzne pri absolutni ničli na -273,15 °C. Absolutna ničla ustreza stanju, ko so vsi atomi in molekule v osnovnem stanju, torej najnižjem mogočem energijskem stanju, in imajo najnižjo mogočo kinetično energijo. Pravzaprav je še slabše, tudi atomi razpadejo na osnovne delce iz katerih je vesolje sestavljeno.
  • Mase je dovolj - utripajoče vesolje. Če pa je masa dovolj velika, bo gravitacija premagala širjenje vesolja in vesolje se bo spet zlilo nazaj v drobno izredno gosto bucikino glavico in znova začelo življenje kot novo vesolje. Če to velja, je vesolje to že naredilo neskončno mnogokrat. Ali je vsakokrat enako ali ne?

Dosedanja opazovanja ne morejo zanesljivo povedati, ali je mase vesolja dovolj ali premalo. Vesolje še ni "reklo" svoje zadnje besede.

ZANIMIVOSTI

Stephen Hawking sicer že dlje časa javno podpira kolonizacijo vesolja, vendar je zadnji poziv najbolj neposreden. "V naslednjih sto letih se bomo stežka izognili katastrofi, kaj šele v prihajajočih sto in milijon letih. Naša edina možnost za dolgotrajno preživetje je, da se razširimo v vesolje. V zadnjih sto letih smo doživeli neverjeten razvoj. Vendar, če želimo preživeti naslednjih sto let, je naša prihodnost zapisana vesolju," je opozoril.

    POVZETEK

      Vprašanje je, kako silna je temna energija in ali njena količina skozi čas stoji ali narašča, saj vpliva na širjenje vesolja, to pa pove, kaj se bo z vesoljem na koncu zgodilo. V grobem obstajajo trije scenariji

    1. 1. Prvi pravi, da se bo vesolje širilo vedno počasneje, vse dokler se ne bo ustavilo, in proces se bo obrnil, kar naj bi privedlo do krčenja in ponovne zgostitve na eni neskončno majhni točki - čemur naj bi sledil nov veliki pok.
    2. 2. Po drugem scenariju se bo vesolje polagoma širilo v neskončnost. Fizika nalaga, da širjenje privede do hlajenja, kot je hladen prš, ki prihaja iz pločevinke s stisnjenim dezodorantom. Za zdaj meritve kažejo, da je ta scenarij pravi. Vesolje čaka toplotna smrt, ko se bo vse tako ohladilo, da se ne bo nič več premikalo in se ne bo dogajal noben proces več.
    3. 3. Nova meritev pa namiguje, da bi morda lahko držal tudi zadnji scenarij. Morda silnost temne energije skozi čas narašča. Na splošno naj bi temna energija bila neločljiva lastnost prostora, in ko v vesolju nastaja vse več prostora, naj bi s tem nastajalo tudi več temne energije. Če bo ta vse bolj prežemala vesolje, bo na koncu postala tako silna, da bo prav vse raztrgala na najmanjše mogoče koščke.

    VIRI IN LITERATURA

    • knjiga: Črne luknje in otroška vesolja
    • Velika slikovna enciklopedija: Vesolje
    • http://www.delo.si/druzba/hawking-nasa-prihodnost-je-zapisana-vesolju.html
    • https://wol.jw.org/sl/wol/d/r64/lp-sv/102009286#h=2
    • http://www.kvarkadabra.net/2016/05/temna-energija/
    • http://www.kvarkadabra.net/2005/01/albert-einstein-bio/
    • https://asd.gsfc.nasa.gov/archive/hubble/overview/hubble_bio.html
    • http://svetkapitala.delo.si/ikonomija/gneca-v-vesolju-bo-se-vecja-priloznosti-je-veliko-687
    • https://www.dnevnik.si/1042735167
    • https://www.dnevnik.si/1042500910
    • http://www.andros.si/vesolje/images/vesolje-kronologija.jpg
    • http://projekti.gimvic.org/2003/2d/Vesolje/redgiant.jpg
    • https://www.google.si/search?q=einstein+and+hubble+on+photo&rls=com.microsoft:sl-SI:IE-Address&dcr=0&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwir5Pj90ZvYAhXjD8AKHYoWAZUQ_AUICigB&biw=1391&bih=654#imgrc=x_VbLOI3U4AsbM:&spf=1513877746501
    • https://www.space.com/15923-stephen-hawking.html